JP2018043617A - Spacecraft payload monitoring device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、宇宙機に搭載された機器の状況を、宇宙空間において、視覚的に確認することが可能な監視装置に関するものである。 The present invention relates to a monitoring device capable of visually confirming the status of equipment mounted on a spacecraft in outer space.
衛星打ち上げ後に、アンテナや太陽電池パネル等の軌道上展開物や、衛星搭載の駆動機器の状況を視覚的に確認する場合、通常は、予め衛星に配置しておいたカメラを用いて該当箇所の撮影を行う。
このカメラは、搭載数を極力減らす観点から、可能な限り、複数の撮影対象物が同一視野内に入る位置に配置をすることが望ましい。しかしながら、撮影対象物が離れた位置にある場合や、撮影対象物が衛星構体等によって視野を遮られる位置にある場合においては、撮影対象物専用のカメラを別に用意し、衛星内にカメラを配置するようにしていた。
After a satellite launch, when visually confirming the status of on-orbit deployments such as antennas and solar panels and the driving equipment mounted on the satellite, it is usually necessary to use a camera that has been placed on the satellite in advance. Take a picture.
From the viewpoint of reducing the number of mounted cameras as much as possible, it is desirable that the camera be arranged at a position where a plurality of objects to be photographed fall within the same visual field as much as possible. However, if the subject is far away or if the subject is in a position where the field of view is obstructed by the satellite structure, etc., a separate camera dedicated to the subject is prepared and the camera is placed in the satellite. I was trying to do it.
近年の宇宙機では、軌道上展開物及び動きのある駆動機器の状況を視覚的に確認するため、また、衛星の健全性評価や特異事象発生時の原因究明に役立てるため、モニタカメラの搭載が要求されている。 In recent spacecrafts, a monitor camera has been installed to visually check the status of the in-orbit deployment object and the moving drive equipment, and to help evaluate the health of the satellite and investigate the cause of the occurrence of singular events. It is requested.
従来は、搭載スペースや衛星質量の関係でカメラの台数を極力少なくすることが望ましいことから、複数の撮影対象物が可能な限り視野に入るように、固定式カメラを宇宙機に配置してきた。
しかしながら撮影対象物が遠く離れた位置にある場合や、撮影対象物が衛星構体等に遮られて視野に入らない位置にある場合、1台の固定式カメラで撮影対象物を全て撮影できない。
このような場合には、撮影対象物毎に1台のカメラを配置しなければならないという課題があった。
Conventionally, since it is desirable to reduce the number of cameras as much as possible due to the mounting space and the mass of satellites, fixed cameras have been arranged in spacecraft so that a plurality of objects to be photographed enter the field of view as much as possible.
However, if the object to be photographed is located far away, or if the object to be photographed is in a position where it is blocked by a satellite structure or the like and does not enter the field of view, it is not possible to photograph all the objects to be photographed with one fixed camera.
In such a case, there was a problem that one camera had to be arranged for each object to be photographed.
また、複数の撮影対象物が視野に入るように固定式カメラの配置を決定した後、衛星コンフィギュレーションを検討する過程で、撮影対象物の配置や構造物の形状が変更される場合もある。
カメラを追加して搭載することになる場合、付随するコンポーネントの追加もしくはチャンネル数を増やす改修が必要となるという課題があった。
In addition, after determining the arrangement of the fixed camera so that a plurality of objects to be photographed enter the field of view, the arrangement of the objects to be photographed and the shape of the structure may be changed in the process of examining the satellite configuration.
When an additional camera is installed, there is a problem that it is necessary to add an accompanying component or to improve the number of channels.
また、駆動式カメラを使用することで複数の対象物を順に撮影することは可能だが、同時に展開・駆動する対象物の撮影には対応できず、駆動式カメラであっても撮影対象物ごとにカメラを配置することが必要であるという課題があった。 In addition, it is possible to shoot multiple objects in order by using a drive camera, but it is not possible to shoot objects that are simultaneously deployed and driven. There was a problem that it was necessary to place a camera.
この発明は係る課題を解決するためになされたものであり、最少の台数で、宇宙機の複数の撮影対象物を、同時に、撮影可能な監視装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a monitoring device capable of simultaneously photographing a plurality of photographing objects of a spacecraft with a minimum number of vehicles.
この発明に係る宇宙機搭載監視装置は、宇宙機に搭載され、前記宇宙機に搭載された複数の機器を撮影する宇宙機搭載監視装置であって、
前記複数の機器に含まれる少なくとも1つの機器を撮影する撮影装置と、
前記宇宙機に搭載され、前記撮影装置の視野内にあって、前記撮影装置から前記複数の機器に含まれる他の機器を撮影可能な位置に固定されたミラーと、
からなる。
A spacecraft mounting monitoring device according to the present invention is a spacecraft mounting monitoring device that is mounted on a spacecraft and photographs a plurality of devices mounted on the spacecraft,
A photographing device for photographing at least one device included in the plurality of devices;
A mirror mounted on the spacecraft, within a field of view of the imaging device, and fixed at a position where other devices included in the plurality of devices can be imaged from the imaging device;
Consists of.
この発明によれば、最少台数のカメラで複数の撮影対象物を、同時に、撮影することが可能となり、カメラ台数の削減や衛星重量の軽量化が図れる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to simultaneously photograph a plurality of photographing objects with the minimum number of cameras, and there is an effect that the number of cameras can be reduced and the weight of the satellite can be reduced.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る宇宙機搭載監視装置50の構成と各構成の配置を説明する図である。なお、ここでは宇宙機として人工衛星を例として挙げるが、人工衛星以外の飛しょう体や宇宙ステーションなどでも本発明を適用可能である。
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a spacecraft on-
図1において人工衛星100は、衛星本体である衛星構体10と、衛星構体10に電流を供給する太陽電池パネル2と、観測機器であるアンテナ4を備える。アンテナ4は衛星構体10に設けられた支柱6に設置されている。
図2は、図1に示した矢視Aから見た人工衛星の構成を示した図である。
監視装置50は、カメラ1とミラー5から構成される。
カメラ1の視野内にミラー5を配置し、アンテナ4をカメラの視野に収めた上で、逆方向にある太陽電池パネル2をミラー5を介して撮影する構成を示したものである。カメラ1の視野内にミラー5を配置することで視野を分割し、一台のカメラ1で複数の対象物(アンテナ4及び太陽電池パネル2)を同時に撮影することを可能としている。
回転する太陽電池パネル2の先端までを撮影するのに必要なミラー5の大きさは、縦400mm×幅500mm程度であり、構造物への搭載は十分可能である。
In FIG. 1, an
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the artificial satellite as viewed from the direction of arrow A shown in FIG.
The
A configuration is shown in which a
The size of the
図3はミラー5と、ミラー5を保持する保持構造を示した図である。
衛星は打上げの際に振動、衝撃等を受けるため、振動、衝撃等の打ち上げ環境に耐えるものでなければならない。そこで本実施例では、ミラー5はバックストラクチャ7で保持する構造とする。
図3で、ミラー5は、帯電防止のため小型パネル8に導電性接着剤で接着固定される。この際、ミラー5と小型パネル8の熱膨張率の差によりミラー5に割れが生じることを防ぐため、画像を得るための1枚のミラーを小型パネル8にそのままの状態で接着するのではなく、1枚のミラーを複数に分割した複数のミラー(分割ミラー)5a、5b、5c・・、を縦横に整列して接着し、ミラー5を構成することが望ましい。
また、ミラー5の表面は宇宙環境における原子状酸素や紫外線による劣化防止のため、予め導電性コーティング及びUV(Ultra Violet)コーティングを施しておく。
このように、表面に導電性コーティング及びUVコーティングを施した複数のミラー5を縦、横に整列して並べ、導電性接着剤で接着固定した小型パネル8を、ミラーの反対側の背面側から保持構造物であるバックストラクチャ7で保持するようにした。バックストラクチャ7は例えば所定の鋭角をもつ板材であり、バックストラクチャ7は衛星の軌道展開物や駆動機器の状況を視覚的に確認できる位置に固定される。
FIG. 3 is a view showing the
Since satellites are subject to vibrations and shocks during launch, they must withstand launch environments such as vibrations and shocks. Therefore, in this embodiment, the
In FIG. 3, the
The surface of the
As described above, the small panel 8 in which the plurality of
従来、撮影対象であるアンテナ4と太陽電池パネル2を両方、同時に撮影する場合、2個のカメラ1を衛星構体10に設けて、各々のカメラでアンテナ4と太陽電池パネル2を撮影していた。
Conventionally, when both the antenna 4 and the
本実施の形態に係る宇宙機搭載監視装置では、アンテナ4がカメラ1の撮影視野内にあって、このアンテナ4の下部に、太陽電池パネル2がミラー5を介して撮影可能な新たにミラー5を設ける。
ミラー5は、ガラスに銀またはアルミを蒸着させたものを小型のパネルに接着し、バックストラクチャで支える。ミラー5は平面ミラー、凸面ミラーのいずれでもよく、撮影対象の位置、大きさ等によりミラー曲面を設計することができる。
なお、ミラー5が打上げ環境及び宇宙環境に曝されると、ミラーに割れ・欠けが生じる可能性も想定されるが、仮に割れ・欠けが生じた場合であっても、ミラー5の面積の数%以下の割れ・欠けであれば支障はない。
In the spacecraft on-board monitoring apparatus according to the present embodiment, the antenna 4 is in the field of view of the
The
In addition, when the
カメラ1は直線方向(x、y、z)、回転方向(θ、φ、η)、傾斜方向(L)に移動可能な光学ステージ(図示なし)に載置され、衛星構体10に設置される。
直線方向、回転方向、傾斜方向の移動は、地上局からの遠隔操作により調整可能であるようにしてもよい。
The
The movement in the linear direction, rotational direction, and tilt direction may be adjustable by remote operation from the ground station.
次に、動作を説明する。
まず、衛星に搭載される太陽電池パネル2は、打ち上げ時にはロケットのフェアリング内に収まるよう、収納状態で打ち上げられる。
図7は衛星打ち上げ時の、収納状態の太陽電池パドルを示している。図7において、2は太陽電池パネル、21は太陽電池素子、30は保持ブッシュ、40は展開ヒンジ、10は衛星構体を表す。太陽電池素子21を実装した太陽電池パネルは2は折り重なるように折り重なるように収納されている。
Next, the operation will be described.
First, the
FIG. 7 shows the solar cell paddle in the stowed state when the satellite is launched. In FIG. 7, 2 is a solar cell panel, 21 is a solar cell element, 30 is a holding bush, 40 is a deployment hinge, and 10 is a satellite structure. The solar cell panel on which the
このような状態で打ち上げられた衛星1は宇宙空間で太陽電池素子を実装した太陽電池パネルを所定の位置までで展開し、必要な電力を衛星に供給する。
図8は宇宙空間で展開した状態の太陽電池パドルを示している。図は4枚の太陽電池板、及び衛星構体との結合部材であるヨーク60を有する太陽電池パドルを表している。
The
FIG. 8 shows the solar cell paddle in a state where it is deployed in outer space. The figure shows a solar cell paddle having four solar cell plates and a
このように、太陽電池パネルは打ち上げ時にはロケットのフェアリング内に収納され、宇宙空間において順次展開されるが、太陽電池パネルの展開が途中で停止するなどの不具合が生じた場合、その状況を視覚的に確認することで対策を取り易くなる。
このことは太陽電池パネルのほか、アンテナなどの軌道上の展開物や衛星搭載の動作のある駆動機器にも該当する。
In this way, solar panels are stored in the rocket fairing when launched, and are deployed sequentially in outer space. However, when a malfunction occurs, such as when the deployment of the solar panel stops halfway, the situation can be visualized. This makes it easier to take measures.
This applies not only to solar battery panels but also to on-orbit deployments such as antennas and drive devices that operate onboard satellites.
本実施の形態では、アンテナの展開と、太陽電池パネルの展開動作の両方を、カメラ1により同時に撮影する動作について説明する。
まず、太陽電池パネルの収納状態(図7)において、カメラ1を載置する光学ステージの直線方向、回転方向、傾斜方向の移動調整を行う。このとき、展開前のアンテナ4(図示せず)と、展開前の太陽電池パネルの両方が視野に入るように光学ステージの直線方向、回転方向、傾斜方向の移動調整を行う。
カメラ1の視野内にミラー5を配置することで視野を分割し、アンテナ4と、ミラー5に映された収納状態の太陽電池パネル2を同時に撮影する。
In the present embodiment, an operation for simultaneously photographing both the antenna deployment and the solar cell panel deployment operation by the
First, in the storage state of the solar cell panel (FIG. 7), the movement adjustment of the optical stage on which the
The
次に、アンテナ4と太陽電池パネル2が展開中の状態を撮影する。
このとき、予めアンテナ4の展開状態(全展開の状態を100としたときの展開の割合)と太陽電池パネル2の展開状態(全展開の状態を100としたときの展開の割合)に応じたカメラ1の最適な位置、向きを予め計算等で算出しリスト70化する。
図4は、太陽電池パネル2の展開において算出したリスト70の一例である。リスト70に基づき、太陽電池パネル2の展開状態(展開率)に応じて、カメラ1の直線方向、回転方向、傾斜方向の調整位置を求めることができる。
アンテナ4と太陽電池パネル2の展開状態に応じて、リスト70に基づいて光学ステージ(図示せず)の直線方向(x、y、z)、回転方向(θ、φ、η)、傾斜方向(L)の移動量を決定し、光学ステージを移動させる。
このようにすることで、アンテナ4と太陽電池パネル2が共に動いている状態であっても、アンテナ4と太陽電池パネル2を最適な状態で撮影することができる。
なお、光学ステージの移動は、衛星1に搭載された計算機(図示せず)により制御することが可能である。
Next, the state in which the antenna 4 and the
At this time, in accordance with the deployment state of the antenna 4 (the deployment ratio when the total deployment state is 100) and the deployment state of the solar cell panel 2 (the deployment ratio when the total deployment state is 100) in advance. The optimal position and orientation of the
FIG. 4 is an example of the
Depending on the unfolded state of the antenna 4 and the
By doing in this way, even if the antenna 4 and the
The movement of the optical stage can be controlled by a computer (not shown) mounted on the
最後に、アンテナ4と太陽電池パネル2の展開が共に完了した時点で、光学ステージの移動を停止する。
このとき、カメラ1の視野内にミラー5を配置することで視野を分割し、アンテナ4と、ミラー5に映された全展開状態の太陽電池パネル2を同時に撮影することができる。
Finally, when the deployment of the antenna 4 and the
At this time, by disposing the
ミラー5に映る太陽電池パネル2の大きさは、ミラー5の曲面形状やカメラ1の位置、性能等に影響されるが、ミラー5を使わず直接撮影する場合と比較して、撮影対象物の健全性評価(展開・駆動の確認)の観点からは十分である。
なお、焦点距離の異なるレンズを持つカメラに置き換えることによって全性評価(展開・駆動の確認)の正確性、容易性を比較してもよい。
The size of the
The accuracy and ease of integrity evaluation (development / drive confirmation) may be compared by replacing with a camera having a lens with a different focal length.
なお、本実施の形態では、カメラ1を光学ステージに載置し、カメラの位置、姿勢を調整可能としたが、カメラ1を光学ステージには載置せずに直接衛星構体10に固定するようにしてもよい。
この場合カメラ位置、姿勢の調整機構は無く、カメラ1の視野調整はできないが、その分、カメラ動作の信頼性が向上するという効果を奏する。
In the present embodiment, the
In this case, there is no adjustment mechanism for the camera position and orientation, and the field of view of the
なお、カメラ1を光学ステージには載置せずに直接衛星構体10に固定した場合には、ミラー5を光学ステージ(図示せず)に搭載し、太陽電池パネル2の展開状態(展開率)に応じて、光学ステージを直線方向、回転方向、傾斜方向に移動させるようにしてもよい。これにより、ミラー5の面の方向(ミラー5の面方位)を展開率に応じて調整することができる。
この場合、重量の重いカメラ1は固定した状態のまま、カメラ1より軽量であるミラーの面の方向を調整することで、カメラ1を移動させる場合よりも信頼性を向上させつつ、太陽電池パネルの展開状況をカメラ1で撮影することが可能となる。
図5は、太陽電池パネル2の展開において算出したリスト71の一例である。リスト71に基づき、太陽電池パネル2の展開状態(展開率)に応じて、光学ステージ(光学ステージに搭載されたミラー5)の直線方向、回転方向、傾斜方向を調整する。
なお、光学ステージの調整は、リスト70、71をメモリに格納した制御機により行うことができる。
When the
In this case, while the
FIG. 5 is an example of the list 71 calculated in the development of the
The adjustment of the optical stage can be performed by a controller that stores the
このように本実施の形態に係る宇宙機搭載監視装置は、カメラ1の視野内にミラー5を設け、カメラ1により直接撮影する対象と、ミラー5により間接的に撮影する対象の複数の対象を、同時に撮影することを可能とした。
As described above, the spacecraft mounting monitoring apparatus according to the present embodiment includes the
本実施の形態では、撮影対象物ごとにミラーを配置することになるが、配線が不要であることや付随するコンポーネントが不要であることから、カメラを撮影対象物毎に配置するよりも配置の自由度が大きく、搭載スペース等のリソースを有効に活用できる。 In this embodiment, a mirror is arranged for each object to be imaged. However, since wiring is unnecessary and accompanying components are unnecessary, the arrangement of the camera is larger than that for each object to be imaged. The degree of freedom is large, and resources such as mounting space can be used effectively.
また、撮影対象物の急な配置変更への対応(ミラーの配置変更)も比較的容易である。 In addition, it is relatively easy to cope with a sudden change in the arrangement of the object to be photographed (change in the arrangement of the mirrors).
また、ミラーに凸面鏡等を利用することでより広範囲を撮影可能となり、ミラーの数をも削減することも可能である。 Further, by using a convex mirror or the like as the mirror, it is possible to photograph a wider range, and it is also possible to reduce the number of mirrors.
このように、本実施の形態によれば、宇宙機へのカメラ搭載を最少台数としつつ、宇宙機の複数の撮影対象物を、同時に、撮影可能な監視装置を提供できる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a monitoring device capable of simultaneously photographing a plurality of photographing objects of a spacecraft while minimizing the number of cameras mounted on the spacecraft.
実施の形態2.
図6は、実施の形態2に係る宇宙機搭載監視装置の構成を示した図である。実施の形態1とは異なり、カメラ1の視野内に複数(図6では2個)のミラー5を配置し、それぞれのミラー5を介して二つの太陽電池パネル2を撮影する構成を示したものである。
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the spacecraft on-board monitoring device according to the second embodiment. Unlike
図6において、1はカメラであり、図ではカメラの視野が真上を向くように固定されている。
カメラ1の上方で、アンテナ4の下方にはミラー5aとミラー5bが設けられている。ミラー5aとミラー5bの各々の反射面は異なる向きに設置され、カメラ1から見たミラー5aには図左側の太陽電池パネル2aが映され、ミラー5aには図右側の太陽電池パネル2bが映される。
In FIG. 6,
A mirror 5 a and a mirror 5 b are provided above the
このように、カメラ1の視野内にミラー5a、5bを配置することで視野を分割し、アンテナ4と、ミラー5a、5bに映された全展開状態の太陽電池パネル2を同時に撮影することができる。
実施の形態1の場合は、双方向に展開する太陽電池パネルのうちの一方の太陽電池パネルとアンテナ4を、同時に撮影することができたが、実施の形態2の構成では、双方の太陽電池パネルとアンテナ4を、同時に撮影することができる。
In this way, by arranging the mirrors 5a and 5b in the field of view of the
In the case of the first embodiment, one solar cell panel and the antenna 4 of the solar cell panels that are deployed in both directions could be photographed simultaneously. However, in the configuration of the second embodiment, both solar cells The panel and the antenna 4 can be photographed simultaneously.
ミラー5a、5bに映る太陽電池パネル2の大きさは、ミラー5a、5bの曲面形状やカメラ1の位置、性能等に影響されるが、ミラー5a、5bを使わず直接撮影する場合と比較して、撮影対象物の健全性評価(展開・駆動の確認)の観点からは十分である。
The size of the
このように実施の形態2によれば、カメラ1の視野内に入るミラーを複数とすることで、カメラ1で撮影可能な撮影範囲をより広くする設定することができる。
As described above, according to the second embodiment, by setting a plurality of mirrors that fall within the field of view of the
1 カメラ、2 太陽電池パネル、4 アンテナ、5 ミラー、5a、5b、5c 分割ミラー、6 支柱、7 バックストラクチャ、8 小型パネル、10 衛星構体、20 太陽電池パネル、21 太陽電池素子、30 保持ブッシュ、40 展開ヒンジ、50 宇宙機搭載監視装置、60 ヨーク、70 展開率に関連付けされたカメラの位置、角度の調整リスト、71 展開率に関連付けされたミラーの位置、角度の調整リスト、100 人工衛星。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記機器を撮影する撮影装置と、
前記撮影装置の視野内に設けられたミラーと、
を備え、
前記撮影装置は、前記ミラーで反射された前記機器の画像を撮影することを特徴とする宇宙機搭載監視装置。 A spacecraft-mounted monitoring device for photographing equipment mounted on a spacecraft and mounted on the spacecraft,
A photographing device for photographing the device;
A mirror provided in the field of view of the imaging device;
With
The spacecraft monitoring device, wherein the imaging device captures an image of the device reflected by the mirror.
前記撮影装置は、前記展開構造物の展開率と前記撮影装置の視野方向とを関連付けしたリストに基づき、前記視野方向を移動することを特徴とする請求項1記載の宇宙機搭載監視装置。 The device is a deployment structure;
The spacecraft mounting monitoring apparatus according to claim 1, wherein the imaging device moves the visual field direction based on a list in which a deployment rate of the development structure and a visual field direction of the imaging device are associated with each other.
前記ミラーは、前記展開構造物の展開率と前記ミラーの面の向く方向とを関連付けしたリストに基づき、前記ミラーの面を回転させることを特徴とする請求項1記載の宇宙機搭載監視装置。 The device is a deployment structure;
The spacecraft mounting monitoring apparatus according to claim 1, wherein the mirror rotates the surface of the mirror based on a list in which an expansion rate of the expansion structure is associated with a direction in which the surface of the mirror faces.
前記分割ミラーの表面は導電性コーティング及びUVコーティングが施され、
前記分割ミラーは導電性接着剤によりパネルに固定され、
前記パネルは保持構造物により前記宇宙機に搭載されていることを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の宇宙機搭載監視装置。 The mirror is composed of a plurality of divided mirrors arranged,
The surface of the split mirror is provided with a conductive coating and a UV coating,
The split mirror is fixed to the panel by a conductive adhesive,
The spacecraft mounting monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the panel is mounted on the spacecraft by a holding structure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016179416A JP2018043617A (en) | 2016-09-14 | 2016-09-14 | Spacecraft payload monitoring device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108833749A (en) * | 2018-06-15 | 2018-11-16 | 上海卫星工程研究所 | The miniature engineering monitoring device being installed on spacecraft solar wing |
-
2016
- 2016-09-14 JP JP2016179416A patent/JP2018043617A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN108833749A (en) * | 2018-06-15 | 2018-11-16 | 上海卫星工程研究所 | The miniature engineering monitoring device being installed on spacecraft solar wing |
CN108833749B (en) * | 2018-06-15 | 2020-11-06 | 上海卫星工程研究所 | Micro-engineering monitoring device mounted on spacecraft solar wing |
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